CN204115540U - 烟道余热的回收系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出一种能够降低烟气余热温度，将烟气中很宽温度范围内的热量回收，提高了采热效率的烟道余热的回收系统。其具有：多个换热器，以导热油为导热介质，沿着烟道中的烟气的流动方向顺次安装在烟道中；多个蒸发器，与多个换热器对应配置，各个蒸发器的加热空间的输入口与对应的换热器的输出口连接，各个蒸发器的加热空间的输出口经由第一泵与对应的换热器的输入口连接，多个蒸发器的蒸发空间串联连接；汽轮机，其壳体的进气口与串联连接的蒸发器的蒸发空间的输出口连接，汽轮机的壳体的排气口经由冷凝器和第二泵与串联连接的蒸发器的蒸发空间的输入口连接。

Description

烟道余热的回收系统
技术领域
本发明涉及一种回收系统，尤其涉及一种烟道余热的回收系统。
背景技术
在现有的火力发电站、供热站中，通常烟道中的余热的温度大概在400至800℃左右，因此，如何利用烟道气体中的余热，已成为节能减排保护环境的重要课题。
在现有技术中，通常在加热炉的烟道中设置换热器，通过换热器中的导热介质吸收烟道中的热量，然后使导热介质流入蒸发器中的加热空间，来加热蒸发器中的蒸发空间中的工质，使其成为气态，气化的工质输入至汽轮机，对外做功，从而实现对烟道余热的回收。
然而，在现有技术中，换热器中的导热介质通常使用水，而水在常压下通常在其温度到达100℃时气化，为了使水吸收更多的热量，通常对水进行加压。因此就需要换热器的用于流通导热介质的管道的壁厚足够厚，以保证在加压条件下不会破裂。这样就需要厚壁的管道，而且管道的焊接条件也要相应提高以避免破裂，从而增加成本。
为了降低成本，通常，换热器的导热介质使用导热油，导热油在常压下可吸收300℃至800℃的范围内的烟气热量，从而在使用导热油为导热介质时，能够在常压下进行更大的温度范围内的回收工作，这样就不需要厚壁的流通管道，从而能够降低成本。但是在换热器中，由于导热油的物化特性，决定换热器的进出口温度差不得大于60℃，在温差大于60℃时，换热器吸收热量的功能变得不稳定。因此，很难将烟道内的烟气余热降温，能够吸收的余热有限，不能够充分回收热量，采热效率低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷而提出一种能够降低烟气余热温度，将烟气中很宽温度范围内的热量回收，提高了采热效率的烟道余热的回收系统。
为实现本发明的目的采用如下的技术方案。
本发明的一种烟道余热的回收系统，具有：多个换热器，以导热油为导热介质，沿着烟道中的烟气的流动方向顺次安装在所述烟道中；多个蒸发器，与多个所述换热器对应配置，各个所述蒸发器的加热空间的输入口与对应的所述换热器的输出口连接，各个所述蒸发器的加热空间的输出口经由第一泵与对应的所述换热器的输入口连接，所述多个蒸发器的蒸发空间串联连接；汽轮机，其壳体的进气口与串联连接的蒸发器的蒸发空间的输出口连接，所述汽轮机的壳体的排气口经由冷凝器和第二泵与串联连接的蒸发器的蒸发空间的输入口连接。
在本发明的烟道余热的回收系统中，在烟道的烟气的流动方向上顺次安装多个以导热油为导热介质的换热器，从而逐级分步吸收烟气中的热量，以便充分对其进行利用。另外，换热器分别与对应的蒸发器连接，即换热器的存有导热介质的管路的两端与蒸发器的加热空间的进出口连接，并且蒸发器的蒸发空间的串联连接。通过上述的根据导热油分步取热的构思形成的结构，能够利用换热器中的导热介质作为蒸发器的加热源，来逐级加热串联连接的蒸发空间中的用于提供给汽轮机的做工用工质，从而通过多级从烟气中取热且多级将工质进行加热的方式，能够将烟气中很宽温度范围内的热量回收，提高了采热效率。
另外，在上述的烟道余热的回收系统中，优选在所述蒸发器的加热空间的输出口与对应的所述换热器的输入口连接的管路上，在所述第一泵的上游侧连接有膨胀罐。
由于导热油在换热器中膨胀收缩，这样有可能在导热油中混入气泡，在混入气泡后导热油的吸热性能降低，从而在使用换热器时，需要将换热器中的气体排出。如果借助导热油的循环将混入的气体排出，则需要很长时间，而且有可能不能够排尽气体。而在本发明中在导热油的循环路径上设置有膨胀罐，而且在膨胀罐上设置有放空阀，这样在导热油膨胀收缩时，膨胀罐中的导热油能够上下浮动，来平衡导热油的膨胀收缩，因此在导热油循环过程中，不会出现在导热油中混入空气的现象。
另外，在上述的烟道余热的回收系统中，优选在所述蒸发器的加热空间的输入口与输出口之间，连接有能够将蒸发器的加热空间短路且使换热器的输入口与输出口连通的具有阀的旁通路。
在换热器吸收烟道中烟气的热量时，有可能会出现换热器进出口温差大于60℃的情况，这样就会使换热器的性能降低。在本发明中，为了防止换热器的进出口温差过大，设置了使加热空间短路的旁通路，也就是说，在换热器温差大于60度时，打开旁通路上的阀，使一部分导热油不经由蒸发器而直接回流至换热器，对换热器入口的温度进行补偿，从而缩小了换热器进出口之间的温差，由此能够避免出现换热器进出口温差过大而换热器不稳定的问题。
另外，在上述的烟道余热的回收系统，优选在所述烟道中安装有3个换热器，位于烟气的流动方向最下游侧的换热器与多个蒸发器中的预热蒸发器连接，位于烟气的流动方向最上游侧的换热器与多个蒸发器中的过热蒸发器连接，最下游侧的换热器与最上游侧的换热器之间的换热器与具有气液分离部的蒸发器连接。
通常，烟道中的烟气的温度为600℃至800℃，在这样的温度下，设置3个换热器即可，当然也可以少于3个，或者设置更多个换热器，能够按照实际情况自由设定。另外，在烟气流动的方向上依次设置换热器，这样处于烟气上游的换热器吸收的热量充足，越向下游侧，吸收的热量可能会依次递减。在本发明中将最下游侧的换热器与预热蒸发器连接，将中间的换热器与具有气液分离部的蒸发器连接，将最上游的换热器与过热蒸发器连接，由此对用于做功的工质进行逐级加热。即先对工质进行预热，然后进一步加热使其气化，通过气液分离部，将液体部分保留在蒸发罐中，使气体部分进一步向上一级的蒸发器流动，最后通过吸收热量最充足的上游的换热器，进一步加热工质的蒸汽，使其过热进一步气化。最终使工质的过热的蒸汽进入汽轮机进行做功，从而提高了回收的热量的利用效率。
另外，在上述的烟道余热的回收系统中，优选将多个烟道中的处于同一位置的多个换热器并联连接，并联连接后的换热器的两端与对应的蒸发器的加热空间连接。
本发明可以回收多个烟道中的烟气的热量，可以将多个烟道中的处于同一级的多个换热器并联在一起，将并联后的换热器的两端与对应的蒸发器的加热空间连接来形成循环通路。从而能够同时吸收多个烟道中的烟气的热量，能够更高效的回收热量。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果。
在本发明的烟道余热的回收系统中，在烟道的烟气的流动方向上顺次安装多个以导热油为导热介质的换热器，从而逐级分步吸收烟气中的热量，以便充分对其进行利用。另外，换热器分别与对应的蒸发器连接，即换热器的存有导热介质的管路的两端与蒸发器的加热空间的进出口连接，并且蒸发器的蒸发空间的串联连接。通过上述的根据导热油分步取热的构思形成的结构，能够利用换热器中的导热介质作为蒸发器的加热源，来逐级加热串联连接的蒸发空间中的用于提供给汽轮机的做工用工质，从而通过多级从烟气中取热且多级将工质进行加热的方式，能够将烟气中很宽温度范围内的热量回收，提高了采热效率。
另外，对于温度较低的换热器循环，可以使用较便宜的中温导热油，而只需在高温换热器中使用高质量的高温导热油，由此能够减少投资。
附图说明
图1是表示本发明的烟道余热的回收系统的实施例的示意图。
具体实施方式
下面，基于附图说明作为本发明的实施例的烟道余热的回收系统。
图1是表示本发明的烟道余热的回收系统的实施例的示意图。
如图1所示，本发明的烟道余热的回收系统具有：多个换热器10，以导热油为导热介质，沿着烟道Y中的烟气的流动方向顺次安装在烟道Y中；多个蒸发器20，与多个换热器10对应配置，各个蒸发器20的加热空间J的输入口21与对应的换热器10的输出口12连接，各个蒸发器的20加热空间J的输出口22经由第一泵P1与对应的换热器10的输入口11连接，多个蒸发器20的蒸发空间Z串联连接；汽轮机30，其壳体的进气口31与串联连接的蒸发器20的蒸发空间的输出口O连接，汽轮机30的壳体的排气口32经由冷凝器L和第二泵P2与串联连接的蒸发器的蒸发空间的输入口I连接。
具体地说，本发明的具有多个换热器和分别与之连接的蒸发器，换热器以导热油为介质，在烟道的烟气的流动方向上依次排列。另外，换热器的输出口与对应的蒸发器的加热空间的输入口连接，换热器的输入口与对应的蒸发器的加热空间的输出口连接。这样换热器与蒸发器的加热空间形成循环流路，由此从烟道中的烟气吸收了热量的导热油通过流动能够进入蒸发器的加热空间中，来对蒸发器的蒸发空间中的用于做功的工质进行加热。
另外，各个蒸发器的蒸发空间串联连接，并且这样形成的蒸发器组合与汽轮机、冷凝器和工质泵进行串联连接。通过这样的结构，蒸发器的蒸发空间形成循环回路，蒸发空间中的用于做功的工质，在蒸发器与汽轮机之间进行循环，另外，通过多个换热器对循环的工质逐级进行加热，由此能够充分利用多个换热器吸收的烟气中的热量。
另外，蒸发器的基本结构包括壳程和管程，可以将蒸发器的壳程作为用于加热工质的加热空间，将蒸发器的管程作为用于使工质蒸发的蒸发空间，另外还可以将蒸发器的壳程作为用于使工质蒸发的蒸发空间，将蒸发器的管程作为用于加热工质的加热空间。可以根据工质的特性和导热要求进行适当调换，来进行连接。
通过本发明，在烟道的烟气的流动方向上顺次安装多个以导热油为导热介质的换热器，从而逐级分步吸收烟气中的热量，以便充分对其进行利用。另外，换热器分别与对应的蒸发器连接，即换热器的存有导热介质的管路的两端与蒸发器的加热空间的进出口连接，并且蒸发器的蒸发空间的串联连接。通过上述的根据导热油分步取热的构思形成的结构，能够利用换热器中的导热介质作为蒸发器的加热源，来逐级加热串联连接的蒸发空间中的用于提供给汽轮机的做工用工质，从而通过多级从烟气中取热且多级将工质进行加热的方式，能够将烟气中很宽温度范围内的热量回收，提高了采热效率。
另外，对于温度较低的换热器循环，可以使用较便宜的中温导热油，而只需在高温换热器中使用高质量的高温导热油，由此能够减少投资。
另外，可以在蒸发器20的加热空间J的输出口22与对应的换热器10的输入口11连接的管路上，在第一泵P1的上游侧连接有膨胀罐40。
由于导热油在换热器中膨胀收缩，这样有可能在导热油中混入气泡，在混入气泡后导热油的吸热性能降低，从而在使用换热器时，需要将换热器中的气体排出。如果借助导热油的循环将混入的气体排出，则需要很长时间，而且有可能不能够排尽气体。而在本发明中在导热油的循环路径上设置有膨胀罐，而且在膨胀罐上设置有放空阀，这样在导热油膨胀收缩时，膨胀罐中的导热油能够上下浮动，来平衡导热油的膨胀收缩，因此在导热油循环过程中，不会出现在导热油中混入空气的现象。
另外，可以在蒸发器20的加热空间J的输入口21与输出口22之间，连接有能够将蒸发器20的加热空间J短路且使换热器10的输入口11与输出口12连通的具有阀V的旁通路50。
在换热器吸收烟道中烟气的热量时，有可能会出现换热器进出口温差大于60℃的情况，这样就会使换热器的性能降低。在本发明中，为了防止换热器的进出口温差过大，设置了使加热空间短路的旁通路，也就是说，在换热器温差大于60度时，打开旁通路上的阀，使一部分导热油不经由蒸发器而直接回流至换热器，对换热器入口的温度进行补偿，从而缩小了换热器进出口之间的温差，由此能够避免出现换热器进出口温差过大而换热器不稳定的问题。
另外，可以在烟道中安装有3个换热器，位于烟气的流动方向最下游侧的换热器与多个蒸发器中的预热蒸发器连接，位于烟气的流动方向最上游侧的换热器与多个蒸发器中的过热蒸发器连接，最下游侧的换热器与最上游侧的换热器之间的换热器与具有气液分离部的蒸发器连接。
通常，烟道中的烟气的温度为600℃至800℃，在这样的温度下，设置3个换热器即可，当然也可以少于3个，或者设置更多个换热器，能够按照实际情况自由设定。另外，在烟气流动的方向上依次设置换热器，这样处于烟气上游的换热器吸收的热量充足，越向下游侧，吸收的热量可能会依次递减。
在本发明中将最下游侧的换热器与预热蒸发器连接，将中间的换热器与具有气液分离部的蒸发器连接，将最上游的换热器与过热蒸发器连接，由此对用于做功的工质进行逐级加热。即先对工质进行预热，然后进一步加热使其气化，通过气液分离部，将液体部分保留在蒸发罐中，使气体部分进一步向上一级的蒸发器流动，最后通过吸收热量最充足的上游的换热器，进一步加热工质的蒸汽，使其过热进一步气化。最终使工质的过热的蒸汽进入汽轮机进行做功，从而提高了回收的热量的利用效率。
另外，也可以不设置带有气液分离部的蒸发器，而使用仅具有壳程和管程的蒸发器。
另外，可以将多个烟道中的处于同一位置的多个换热器并联连接，并联连接后的换热器的两端与对应的蒸发器的加热空间连接。
本发明可以回收多个烟道中的烟气的热量，可以将多个烟道中的处于同一级的多个换热器并联在一起，将并联后的换热器的两端与对应的蒸发器的加热空间连接来形成循环通路。从而能够同时吸收多个烟道中的烟气的热量，能够更高效的回收热量。在本实施例中列举了对5个烟道中的热量进行回收的例子，但是不限于此，可以对1个或1个以上的烟道的热量进行回收。
以上对本发明的优选实施方式的烟道余热的回收系统进行了说明，但是，本发明不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本发明包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。

Claims (5)

1.一种烟道余热的回收系统，其特征在于，具有：
多个换热器，以导热油为导热介质，沿着烟道中的烟气的流动方向顺次安装在所述烟道中；
多个蒸发器，与多个所述换热器对应配置，各个所述蒸发器的加热空间的输入口与对应的所述换热器的输出口连接，各个所述蒸发器的加热空间的输出口经由第一泵与对应的所述换热器的输入口连接，所述多个蒸发器的蒸发空间串联连接；
汽轮机，其壳体的进气口与串联连接的蒸发器的蒸发空间的输出口连接，所述汽轮机的壳体的排气口经由冷凝器和第二泵与串联连接的蒸发器的蒸发空间的输入口连接。
2.根据权利要求1所述的烟道余热的回收系统，其特征在于，在所述蒸发器的加热空间的输出口与对应的所述换热器的输入口连接的管路上，在所述第一泵的上游侧连接有膨胀罐。
3.根据权利要求2所述的烟道余热的回收系统，其特征在于，在所述蒸发器的加热空间的输入口与输出口之间，连接有能够将蒸发器的加热空间短路且使换热器的输入口与输出口连通的具有阀的旁通路。
4.根据权利要求3所述的烟道余热的回收系统，其特征在于，在所述烟道中安装有3个换热器，位于烟气的流动方向最下游侧的换热器与多个蒸发器中的预热蒸发器连接，位于烟气的流动方向最上游侧的换热器与多个蒸发器中的过热蒸发器连接，最下游侧的换热器与最上游侧的换热器之间的换热器与具有气液分离部的蒸发器连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的烟道余热的回收系统，其特征在于，将多个烟道中的处于同一位置的多个换热器并联连接，并联连接后的换热器的两端与对应的蒸发器的加热空间连接。
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